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工业电炉自动化系统的应用分析

在冶金、机械及陶瓷行业中应用着多种工业炉,例如各种加热炉(步进式、推钢式、台车式、室式等)、热处理炉(台车式、井式、连续式、室式等)、梭式窑、隧道窑等。由于工艺、资金、操作工素质、项目的承包形式的不同,用于给工业炉配置的控制系统也相差甚远。有的系统配置过大,增加了投资。有的系统配置不足,失去了很多记录及显示的功能。有些炉子的空燃比仍然采用手动配比,这些均不可取。

应用现状

工业炉是一个非线性系统,有其非线性特征,由于供热方式、加热方式、炉型结构以及工艺参数的多样性,导致工业炉自动化的多样性。目前作为钢铁强国的日本等已将专家系统和模糊控制技术应用于轧钢工业炉的燃烧控制,并已经取得了显的经济效益。我国在此方面也进行了大量的研究,投入了不少的资金,但成功的很少,只在少数钢厂得到了应用。在加热炉温度控制的数学模型方面,国外已有较多成功案例,他们采用傅里叶方程计算加热炉内钢坯的实际加热状态,并给出了相应的数学模型公式。我国近几年的项目实施过程中也提出建模的要求,如三明钢厂、承钢等,但由于多种原因,均没有实施。极少数已经建模的加热炉因运行不太稳定,以及整个工厂的自动化水平跟不上,而没有达到设计前的要求。国内绝大多数的轧钢工业炉仍然采用传统的交叉限幅调节实现炉温的连续控制。少数大型加热炉和不少的热处理炉,特别是高热值燃气的加热炉和热处理炉已经采用脉冲控制,并取得了很好的效果。

目前的工业炉自动化控制系统,特别是大型的步进式加热炉基本上均采用两层控制。操作层,采用至少两台上位机。控制层,采用至少两套现场控制站。这种大型的加热炉虽有较大的自动化系统,但系统的配置,包括现场仪表的质量仍然相差较大。机械、锻压行业的炉子较小,对自动化系统的要求并不高,但各家的自动化系统配置相差也太大。有的配置了PLC、上位机,采用了先进的空燃比控制,拥有较好的现场仪表。而有的则采用全手动控制,甚至连空气和燃气的配比也靠操作工的手动操作,系统保护措施,更谈不上控制了。工业电炉也有一些技术实力较强的单位采用了较经济实用的、简单的控制系统。用微型PLc做电气、连锁、完成燃气主管切断、超温报警等功能,用数显表、触摸屏或记录仪显示记录各种重要参数。这是值得提倡的自动化系统配置方案。

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